Small angle X-ray scattering and IR spectroscopy study of metal carbonyl complexes immobilized on a silica gel surface chemically modified with piperazine

The carbonyl complexes [WCl(CO)(3)(bipy) (HgCl)] (1), [Fe(CO)(4)(HgCl)(2)] (2) and W(CO)(6)] (3) were immobilized on a silica gel surface organofunctionalized with piperazine groups. The products obtained were studied by IR spectroscopy and small angle X-ray scattering (SAXS) techniques. The IR data show that the immobilization of heterobimetallic compounds 1 and 2, on the functionalized surface, occurred through the mercury atom, while for 3 the displacement of one CO group by the nitrogen of a piperazine molecule was observed. The data obtained from SAXS indicate that particles have a uniform size and reveal suitable modifications on the functionalized surface after immobilization of metal carbonyl complexes. The average intermolecular distance (l(ij)) for piperazine ligands on support is 8.7 Angstrom, for the metal carbonyl complex 1 it is 18.8 Angstrom, for complex 2 it is 16.2 Angstrom and for complex 3 it is 15.3 Angstrom. Copyright (C) 1996 Elsevier B.V. Ltd

Impedance spectroscopy study of dehydrated chitosan and chitosan containing LiClO4

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

High resolution spectroscopy of 13CH3OH around the 10R(20) CO2 laser emission: New FIR laser lines, frequency measurement and assignments

We investigated the IR absorption spectrum of 13CH3OH around the frequency of the 10R(20) CO2 laser line. We found two absorption lines which can be excited by 10R(20) and studied the FIR laser emissions excited by this pump line using a waveguide CO2 laser of 300 MHz tunability. We report two new FIR laser lines of large offset, not previously observed due to their weakness and closeness to other stronger lines. We measured the frequencies of five FIR laser lines for the first time by an accurate heterodyne technique and present the complete assignments of the IR-FIR laser systems relative to this pump line. Furthermore we present new frequency values for two FIR laser lines whose frequencies had been previously wrongly measured. Copyright © 1997 Elsevier Science Ltd.

Synthesis, characterization and spectroscopy of the europium doped lanthanum trimetaphosphate

Orthorhombic modification of europium doped lanthanum trimetaphosphate has been prepared. The compound was obtained by precipitation of rare earth chloride solution with trimetaphosphoric acid. The characterizations were made using X-ray diffractometry, chemical analysis and infrared spectroscopy. Excitation and emission spectra were recorded at liquid nitrogen and room temperatures. Assignments of the 5D0→7FJ (J=0, 1, 2, 3, 4, 5) transitions were made and an unusual high 5D0→7F4 transition intensity with six split lines has been observed. Structural distortion of the crystal lattice may be caused by the Eu3+ ion inclusion. The simple overlap model was applied for the calculation of the total splitting of the 5D0→7F1 transition, the 5D0→7F0/5D 0→7F2 transition intensity ratio and the Ωλ (λ=2.4) intensity parameters. Theoretical predictions showed to be in good accordance with the experimental data. © 1988 Elsevier Science S.A.

Preparation, characterization and spectroscopy of the europium diphenylphosphinate complex

The purpose of this work is to study the preparation and spectroscopic behavior of the europium diphenylphosphinate complex -Eu(DPP)3. Elemental and thermogravimetric analysis, powder X-ray diffractometry, and infrared spectroscopy were applied to characterize the formula of the final product and the sixfold coordination of the Eu3+ ion. Excitation and emission spectra have been recorded at liquid nitrogen and room temperatures. The 5D0→7F2 transition intensity decreases when T decreases in comparison to the 5D0→7F1 transition intensity. Molecular mechanic calculations were developed in order to obtain the spatial coordinates of the Eu3+ and ligand ions. The simple overlap model was used to calculate the total splitting of the 5D0→7F1 transition, 5D0→7F0/5D 0→7F2 ntensity ratio and the intensity parameters, Ωλ (λ=2 and 4). Good agreements between theoretical predictions and experimental results have been obtained with g=2/3 as the effective charge and α=0.8×10-24 cm3 as the isotropic polarizability of the oxygen. © 1998 Elsevier Science S.A.

The Influence of the Heat Treatment Temperatures in Calcium Phosphate Synthesis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Characterization of Heparin-induced Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase Early Amyloid-like Oligomers and Their Implication in alpha-Synuclein Aggregation

Lewy bodies and Lewy neurites, neuropathological hallmarks of several neurological diseases, are mainly made of filamentous assemblies of alpha-synuclein. However, other macromolecules including Tau, ubiquitin, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, and glycosaminoglycans are routinely found associated with these amyloid deposits. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase is a glycolytic enzyme that can form fibrillar aggregates in the presence of acidic membranes, but its role in Parkinson disease is still unknown. In this work, the ability of heparin to trigger the amyloid aggregation of this protein at physiological conditions of pH and temperature is demonstrated by infrared and fluorescence spectroscopy, dynamic light scattering, small angle x-ray scattering, circular dichroism, and fluorescence microscopy. Aggregation proceeds through the formation of short rod-like oligomers, which elongates in one dimension. Heparan sulfate was also capable of inducing glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase aggregation, but chondroitin sulfates A, B, and C together with dextran sulfate had a negligible effect. Aided with molecular docking simulations, a putative binding site on the protein is proposed providing a rational explanation for the structural specificity of heparin and heparan sulfate. Finally, it is demonstrated that in vitro the early oligomers present in the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase fibrillation pathway promote alpha-synuclein aggregation. Taking into account the toxicity of alpha-synuclein prefibrillar species, the heparin-induced glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase early oligomers might come in useful as a novel therapeutic strategy in Parkinson disease and other synucleinopathies.

Biogeochemical variability during the past 3.6 million years recorded by FTIR spectroscopy in the sediment record of Lake El'gygytgyn, Far East Russian Arctic

Abstract. A number of studies have shown that Fourier transform infrared spectroscopy (FTIRS) can be applied to quantitatively assess lacustrine sediment constituents. In this study, we developed calibration models based on FTIRS for the quantitative determination of biogenic silica (BSi; n = 420; gradient: 0.9–56.5 %), total organic carbon (TOC; n = 309; gradient: 0–2.9 %), and total inorganic carbon (TIC; n = 152; gradient: 0–0.4 %) in a 318 m-long sediment record with a basal age of 3.6 million years from Lake El’gygytgyn, Far East Russian Arctic. The developed partial least squares (PLS) regression models yield high cross-validated (CV) R2 CV = 0.86–0.91 and low root mean square error of crossvalidation (RMSECV) (3.1–7.0% of the gradient for the different properties). By applying these models to 6771 samples from the entire sediment record, we obtained detailed insight into bioproductivity variations in Lake El’gygytgyn throughout the middle to late Pliocene and Quaternary. High accumulation rates of BSi indicate a productivity maximum during the middle Pliocene (3.6–3.3 Ma), followed by gradually decreasing rates during the late Pliocene and Quaternary. The average BSi accumulation during the middle Pliocene was �3 times higher than maximum accumulation rates during the past 1.5 million years. The indicated progressive deterioration of environmental and climatic conditions in the Siberian Arctic starting at ca. 3.3 Ma is consistent with the first occurrence of glacial periods and the finally complete establishment of glacial–interglacial cycles during the Quaternary.

Synthesis of bone-like micro-porous calcium phosphate/iota-carrageenan composites by gel diffusion

Brushite and octacalcium phosphate (OCP) crystals are well-known precursors of hydroxylapatite (HAp), the main mineral found in bone. In this report, we present a new method for biomimicking brushite and OCP using single and double diffusion techniques. Brushite and OCP crystals were grown in an iota-carrageenan gel. The aggregates were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR) and thermal gravimetric analysis (TGA). SEM revealed different morphologies of brushite crystals from highly porous aggregates to plate-shaped forms. OCP crystals grown in iota-carrageenan showed a porous spherical shape different from brushite growth forms. The XRD method demonstrated that the single-diffusion method favors the formation of monoclinic brushite. In contrast, the double diffusion method was found to promote the formation of the triclinic octacalcium phosphate OCP phase. By combining the different parameters for crystal growth in carrageenan, such as ion concentration, gel pH and gel density, it is possible to modify the morphology of composite crystals, change the phase of calcium phosphate and modulate the amount of carrageenan inclusion in crystals. This study suggests that iota-carrageenan is a high-molecular-weight polysaccharide that is potentially applicable for controlling calcium phosphate crystallization.

Mineralization of calcium phosphate crystals in starch template inducing a brushite kidney stone biomimetic composite

Dicalcium phosphate dihydrate (brushite) and octacalcium phosphate (OCP) crystals are precursors of hydroxyapatite (HAp) for tooth enamel, dentine, and bones formation in living organisms. Here, we introduce a new method for biomimicking brushite and OCP in starch using single and double diffusion techniques. Brushite and OCP crystals were grown by precipitation in starch after gelation. The obtained materials were analyzed by infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and confocal laser scanning microscopy (CLSM). IR spectra demonstrate starch inclusion by peak shifts in the 2900–3500 cm–1 region. SEM showed two different morphologies: plate-shaped and needle-like crystals. Calcium phosphate/starch aggregates bear strong resemblance to prismatic brushite kidney stones. This may open up a clue to understand the mechanism of kidney stone formation.

Independent measurement of biogenic silica in sediments by FTIR spectroscopy and PLS regression

We present an independent calibration model for the determination of biogenic silica (BSi) in sediments, developed from analysis of synthetic sediment mixtures and application of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIRS) and partial least squares regression (PLSR) modeling. In contrast to current FTIRS applications for quantifying BSi, this new calibration is independent from conventional wet-chemical techniques and their associated measurement uncertainties. This approach also removes the need for developing internal calibrations between the two methods for individual sediments records. For the independent calibration, we produced six series of different synthetic sediment mixtures using two purified diatom extracts, with one extract mixed with quartz sand, calcite, 60/40 quartz/calcite and two different natural sediments, and a second extract mixed with one of the natural sediments. A total of 306 samples—51 samples per series—yielded BSi contents ranging from 0 to 100 %. The resulting PLSR calibration model between the FTIR spectral information and the defined BSi concentration of the synthetic sediment mixtures exhibits a strong cross-validated correlation ( R2cv = 0.97) and a low root-mean square error of cross-validation (RMSECV = 4.7 %). Application of the independent calibration to natural lacustrine and marine sediments yields robust BSi reconstructions. At present, the synthetic mixtures do not include the variation in organic matter that occurs in natural samples, which may explain the somewhat lower prediction accuracy of the calibration model for organic-rich samples.

Non-destructive optical characterisation of fruits with time-resolved reflectance spectroscopy.

Increasing attention is being paid to the possible development of non-invasive tests for the assessment of the quality of fruits We propose a novel non-destructive method for the measurement of the internal optical properties of fruits and vegetables by means of time resolved reflectance spectroscopy in the visible and NIR range. A fully automated instrumentation for time-resolved reflectance measurements was developed It is based on mode-locked laser sources and electronics for time-correlated single photon counting, and provides a time-resolution of 120-160 ps The system was used to probe the optical properties of several species and varieties of fruits and vegetables in the red and NIR range (650-1000 nm). In most fruits, the absorption line shape is dominated by the absorption peak of water, centred around 970 nm Generally, the absorption spectra also show the spectral features typical of chlorophyll, with maximum at 675 nm In particular, for what concerns apples, variations in peak intensity are observed depending on the variety, the degree of ripeness as well as the position on the apple. For all the species and varieties considered, the transport scattering coefficient decreases progressively upon increasing the wavelength.

Models for internal quality sorting of fruit, based on time-domain laser reflectance spectroscopy (TDRS).

Non-destructive measurement of fruit quality has been an important objective through recent years (Abbott, 1999). Near infrared spectroscopy (NIR) is applicable to the cuantification of chemicals in foods and NIK "laser spectroscopy" can be used to estimate the firmness of fruits. However, die main limitation of current optical techniques that measure light transmission is that they do not account for the coupling between absorption and scattering inside the tissue, when quantifying the intensity o f reemitted light. The solution o f this l i m i t a t i o n was the goal o f the present work.

Spectroscopie Raman de fibres électrofilées : développement de méthodes et application aux fibres individuelles

L’électrofilage est une technique de mise en œuvre efficace et versatile qui permet la production de fibres continues d’un diamètre typique de quelques centaines de nanomètres à partir de l’application d’un haut voltage sur une solution concentrée de polymères enchevêtrés. L’évaporation extrêmement rapide du solvant et les forces d’élongation impliquées dans la formation de ces fibres leur confèrent des propriétés hors du commun et très intéressantes pour plusieurs types d’applications, mais dont on commence seulement à effleurer la surface. À cause de leur petite taille, ces matériaux ont longtemps été étudiés uniquement sous forme d’amas de milliers de fibres avec les techniques conventionnelles telles que la spectroscopie infrarouge ou la diffraction des rayons X. Nos connaissances de leur comportement proviennent donc toujours de la convolution des propriétés de l’amas de fibres et des caractéristiques spécifiques de chacune des fibres qui le compose. Les études récentes à l’échelle de la fibre individuelle ont mis en lumière des comportements inhabituels, particulièrement l’augmentation exponentielle du module avec la réduction du diamètre. L’orientation et, de manière plus générale, la structure moléculaire des fibres sont susceptibles d’être à l'origine de ces propriétés, mais d’une manière encore incomprise. L’établissement de relations structure/propriétés claires et l’identification des paramètres qui les influencent représentent des défis d’importance capitale en vue de tirer profit des caractéristiques très particulières des fibres électrofilées. Pour ce faire, il est nécessaire de développer des méthodes plus accessibles et permettant des analyses structurales rapides et approfondies sur une grande quantité de fibres individuelles présentant une large gamme de diamètre. Dans cette thèse, la spectroscopie Raman confocale est utilisée pour l’étude des caractéristiques structurales, telles que l’orientation moléculaire, la cristallinité et le désenchevêtrement, de fibres électrofilées individuelles. En premier lieu, une nouvelle méthodologie de quantification de l’orientation moléculaire par spectroscopie Raman est développée théoriquement dans le but de réduire la complexité expérimentale de la mesure, d’étendre la gamme de matériaux pour lesquels ces analyses sont possibles et d’éliminer les risques d’erreurs par rapport à la méthode conventionnelle. La validité et la portée de cette nouvelle méthode, appelée MPD, est ensuite démontrée expérimentalement. Par la suite, une méthodologie efficace permettant l’étude de caractéristiques structurales à l’échelle de la fibre individuelle par spectroscopie Raman est présentée en utilisant le poly(éthylène téréphtalate) comme système modèle. Les limites de la technique sont exposées et des stratégies expérimentales pour les contourner sont mises de l’avant. Les résultats révèlent une grande variabilité de l'orientation et de la conformation d'une fibre à l'autre, alors que le taux de cristallinité demeure systématiquement faible, démontrant l'importance et la pertinence des études statistiques de fibres individuelles. La présence de chaînes montrant un degré d’enchevêtrement plus faible dans les fibres électrofilées que dans la masse est ensuite démontrée expérimentalement pour la première fois par spectroscopie infrarouge sur des amas de fibres de polystyrène. Les conditions d'électrofilage favorisant ce phénomène structural, qui est soupçonné d’influencer grandement les propriétés des fibres, sont identifiées. Finalement, l’ensemble des méthodologies développées sont appliquées sur des fibres individuelles de polystyrène pour l’étude approfondie de l’orientation et du désenchevêtrement sur une large gamme de diamètres et pour une grande quantité de fibres. Cette dernière étude permet l’établissement de la première relation structure/propriétés de ces matériaux, à l’échelle individuelle, en montrant clairement le lien entre l’orientation moléculaire, le désenchevêtrement et le module d'élasticité des fibres.

Spectroscopie Raman de fibres électrofilées : développement de méthodes et application aux fibres individuelles

L’électrofilage est une technique de mise en œuvre efficace et versatile qui permet la production de fibres continues d’un diamètre typique de quelques centaines de nanomètres à partir de l’application d’un haut voltage sur une solution concentrée de polymères enchevêtrés. L’évaporation extrêmement rapide du solvant et les forces d’élongation impliquées dans la formation de ces fibres leur confèrent des propriétés hors du commun et très intéressantes pour plusieurs types d’applications, mais dont on commence seulement à effleurer la surface. À cause de leur petite taille, ces matériaux ont longtemps été étudiés uniquement sous forme d’amas de milliers de fibres avec les techniques conventionnelles telles que la spectroscopie infrarouge ou la diffraction des rayons X. Nos connaissances de leur comportement proviennent donc toujours de la convolution des propriétés de l’amas de fibres et des caractéristiques spécifiques de chacune des fibres qui le compose. Les études récentes à l’échelle de la fibre individuelle ont mis en lumière des comportements inhabituels, particulièrement l’augmentation exponentielle du module avec la réduction du diamètre. L’orientation et, de manière plus générale, la structure moléculaire des fibres sont susceptibles d’être à l'origine de ces propriétés, mais d’une manière encore incomprise. L’établissement de relations structure/propriétés claires et l’identification des paramètres qui les influencent représentent des défis d’importance capitale en vue de tirer profit des caractéristiques très particulières des fibres électrofilées. Pour ce faire, il est nécessaire de développer des méthodes plus accessibles et permettant des analyses structurales rapides et approfondies sur une grande quantité de fibres individuelles présentant une large gamme de diamètre. Dans cette thèse, la spectroscopie Raman confocale est utilisée pour l’étude des caractéristiques structurales, telles que l’orientation moléculaire, la cristallinité et le désenchevêtrement, de fibres électrofilées individuelles. En premier lieu, une nouvelle méthodologie de quantification de l’orientation moléculaire par spectroscopie Raman est développée théoriquement dans le but de réduire la complexité expérimentale de la mesure, d’étendre la gamme de matériaux pour lesquels ces analyses sont possibles et d’éliminer les risques d’erreurs par rapport à la méthode conventionnelle. La validité et la portée de cette nouvelle méthode, appelée MPD, est ensuite démontrée expérimentalement. Par la suite, une méthodologie efficace permettant l’étude de caractéristiques structurales à l’échelle de la fibre individuelle par spectroscopie Raman est présentée en utilisant le poly(éthylène téréphtalate) comme système modèle. Les limites de la technique sont exposées et des stratégies expérimentales pour les contourner sont mises de l’avant. Les résultats révèlent une grande variabilité de l'orientation et de la conformation d'une fibre à l'autre, alors que le taux de cristallinité demeure systématiquement faible, démontrant l'importance et la pertinence des études statistiques de fibres individuelles. La présence de chaînes montrant un degré d’enchevêtrement plus faible dans les fibres électrofilées que dans la masse est ensuite démontrée expérimentalement pour la première fois par spectroscopie infrarouge sur des amas de fibres de polystyrène. Les conditions d'électrofilage favorisant ce phénomène structural, qui est soupçonné d’influencer grandement les propriétés des fibres, sont identifiées. Finalement, l’ensemble des méthodologies développées sont appliquées sur des fibres individuelles de polystyrène pour l’étude approfondie de l’orientation et du désenchevêtrement sur une large gamme de diamètres et pour une grande quantité de fibres. Cette dernière étude permet l’établissement de la première relation structure/propriétés de ces matériaux, à l’échelle individuelle, en montrant clairement le lien entre l’orientation moléculaire, le désenchevêtrement et le module d'élasticité des fibres.